拆开一台电脑或者一部智能手机,里面最不起眼的那些黑色小芯片,正决定着整个设备的数据吞吐速度。DRAM存储器的技术节点演进,远比大多数人想象的复杂和精彩。
DRAM单元的面积占比达50%-55%,决定着芯片的容量-7。每个存储单元由1个晶体管和1个电容器构成,正是这种看似简单的结构,构成了数字世界流动的基础-7。

业界已经将DRAM单元缩小到低于15纳米的设计规则生产,并开发D1b和D1c等新一代技术-5。然而在这个尺度上,工艺完整性、成本控制和单元泄漏等问题开始凸显,DRAM节点的微缩之路遇到瓶颈-5。

DRAM单元本质上是一种精密的电荷储存装置。它使用一个晶体管控制访问,一个电容器存储电荷。这种组合被专业人士称为1T1C结构-7。
电容器存储电荷来代表二进制数据,晶体管则是控制进出的大门。这种设计的妙处在于简单高效,但也带来了致命弱点:电容器的电荷会缓慢泄露,因此DRAM需要定期刷新数据。
刷新过程通常每32毫秒进行一次,以维持存储的数据。这个过程完全在DRAM芯片内部进行,没有数据流入或流出芯片-7。虽然最大限度地减少了电力浪费,但刷新仍占据了DRAM总功耗的10%以上。
现代DRAM芯片由三个主要部分组成:存储单元、外围逻辑电路和周边线路。存储单元占据芯片面积的50%-55%,是DRAM最核心的部分-7。
外围逻辑电路包括感应放大器和字线解码器等关键组件,占芯片面积的25-30%。感应放大器被附加在每个位线的末端,负责检测从存储单元读取的微小电荷并将信号放大-7。
周边线路则由控制线路和输出线路构成,负责数据的输入和输出-7。
当业内提到“DRAM节点”时,实际上指的是制程工艺的代际演变。三星、美光和SK海力士三大厂商已经展示了适用于DDR4、DDR5和LPDDR5应用的具有15纳米和14纳米级单元设计规则的D1z和D1a产品-5。
目前常见的DRAM单元设计为6F²,但行业正在向4F²单元结构演进-3。4F² VG平台作为下一代存储技术,通过垂直栅极结构最大限度地减少了DRAM单元面积,同时实现高集成度、高速和低功耗-3。
这种结构上的创新,就像从平房转向多层建筑,有效利用了宝贵的芯片面积。
随着制程的不断微缩,DRAM单元的设计规则可能能够进一步缩小到12纳米以下或更高-5。无论是否采用EUV光刻机进行DRAM单元图案化,这种趋势似乎仍在持续。
但从物理角度看,单元微缩正面临多重挑战。先进DRAM单元设计中出现的创新技术包括高k介电材料、柱状电容器工艺、凹槽通道晶体管和HKMG采用等-5。
2025年DRAM市场出现了令人惊讶的现象:DDR4价格飙升,甚至超过了作为当下主流产品的DDR5。市场综合价格指数已攀升47.7%,其中6月单月涨幅高达19.5%-9。
三大DRAM内存原厂相继宣布,旗下以DDR4和LPDDR4X为代表的老款产品即将进入产品生命周期末期,这一消息引发了市场对这些产品的积极备货-9。
供给端的收缩是推动价格上涨的关键因素。三星、SK海力士、美光等全球主要DRAM原厂纷纷将产能重心转向DDR5和HBM等高利润、高性能产品领域-9。
从2025年2月起,市场传出美光、三星和SK海力士可能在年底前停止生产DDR3和DDR4内存的消息。4月,三星通知PC制造商将在年底前停产DDR4-9。
尽管DDR5已推出数年,但DDR4在中低端PC市场仍占据主导地位。大量预算有限的消费者更倾向于选择搭载DDR4内存的PC,因其价格相对亲民,能有效控制整机成本-9。
2025年第三季度,一般型DRAM价格预计季增10%至15%,若纳入HBM,整体DRAM涨幅将季增15%至20%-4。而Consumer DDR4价格将季增40%至45%-4。
与此同时,DDR5产品的价格上涨幅度相对温和,出现了新旧产品世代价格走势分化的市场格局-4。三大原厂转移产能至Server DRAM,压缩了对PC DDR5和DDR4的供应-4。
在移动市场,LPDDR4X价格涨幅扩大,主要因为韩、美系原厂宣布将在2026年减少或停止供应智能手机、笔电使用的LPDDR4X,但相应的处理器芯片规格未能同步升级-4。
在显卡市场,三大原厂已逐步切换产能至GDDR7,以应对NVIDIA新一代GPU上市,但部分中低阶显卡仍沿用GDDR6,造成短期内GDDR6呈现供不应求的局面-4。
随着平面微缩逐渐逼近物理极限,行业正在探索新的发展方向。SK海力士提出了未来30年的DRAM新技术路线图,其中包括将4F² VG平台和3D DRAM技术应用于10纳米级以下的技术节点-3。
3D DRAM被视为未来DRAM的主要支柱。虽然有人担心根据堆叠层数增加会导致成本上升,但业内人士认为可以通过持续的技术创新来解决这些问题-3。
这种转变就像从平房社区转向高层建筑,通过垂直堆叠大幅增加了单位面积的存储容量,而不必继续在平面上进行越来越困难的微缩。
4F² VG技术通过将传统DRAM中的平面栅极结构改为垂直排列,有效减少了每个数据存储单元所占用的芯片面积,从而在提升集成度的同时,实现更高的运行速度与更低的能耗-8。
在4F² VG架构的DRAM中,将采用类似NAND闪存中的混合键合工艺-8。这种工艺创新使得在逻辑电路上直接堆叠存储单元成为可能,打破了传统DRAM制造的限制。
下一代DRAM技术已经初现端倪。三星、SK海力士和美光已完成DDR6原型芯片设计,正在与英特尔和AMD等内存控制器和平台厂商合作进行接口测试-9。
预计2026年起,新款处理器将开始支持DDR6,2027年DDR6有望正式进入大规模导入期-9。在频率方面,DDR6原生频率起步为8800MT/s,最高有望达到17600MT/s甚至21000MT/s-9。
内存架构上,DDR6将转向多通道设计,采用4×24位子通道,取代DDR5的2×32位设置。这种设计优化了并行处理能力、数据流和带宽利用率-9。
同时,DDR6预计将支持更高容量的内存模块,最大容量有望达到256GB-9。在AI领域,随着大模型的不断发展和应用,对内存的带宽和容量需求呈指数级增长。
从市场影响来看,DDR6的推出将引发新一轮的市场变革。它将推动DRAM市场向更高性能、更高附加值的方向发展,促使各大厂商加大研发投入-9。
DRAM芯片周围的感应放大器、字线解码器和控制线路正在接受测试,准备迎接新一代工艺。行业分析师预测,到2029年,全球DRAM市场规模可能突破2000亿美元-2。
车间里的工程师们讨论着如何将4F²垂直栅极结构进一步优化,而市场部门则在研究何时推出基于新节点的产品。无论技术节点如何变化,DRAM作为数据世界临时记忆载体的核心角色从未改变。
问: 作为一个电脑爱好者,我听说DRAM技术节点越来越难提升,这是为什么?未来DRAM技术会往哪个方向发展?
答: 你说得没错,DRAM技术节点确实面临越来越大的物理挑战。当制程工艺进入10纳米级别后,量子隧穿效应、电流泄漏和电容保持等问题变得十分突出。每个DRAM单元由一个晶体管和一个电容组成,当尺寸缩小到一定程度,电容器很难保持足够的电荷,导致数据丢失风险增加-7。
未来DRAM技术主要朝三个方向发展:一是继续推进平面微缩,采用更高k值的介电材料和更先进的晶体管结构;二是转向3D堆叠架构,像盖楼房一样增加存储密度而非仅缩小平面尺寸;三是开发全新存储单元结构,如4F²垂直栅极(4F² VG)技术,它可以将单元面积最小化-3-8。
SK海力士已经展示了未来30年的技术路线图,计划将4F² VG平台和3D DRAM技术引入10纳米及以下制程-3。3D DRAM通过垂直堆叠存储单元,可以大幅提高单位面积容量,被认为是突破当前平面微缩瓶颈的关键路径。同时,HBM(高带宽内存)等新型封装技术也在改变DRAM的应用形态,通过将多个DRAM芯片垂直集成,实现带宽的跨越式提升-2。
问: 最近DDR4内存价格涨得很厉害,甚至比DDR5还贵,这正常吗?我应该现在买DDR4还是等DDR5降价?
答: 你观察到的现象确实存在,而且背后有复杂的市场逻辑。DDR4价格反常上涨主要是由于供需关系突变导致的。2025年以来,三星、SK海力士和美光三大原厂相继宣布将逐步停产DDR4,将产能转向DDR5和HBM等高利润产品-4-9。
这种停产预期导致下游厂商大量备货,而市场上DDR4的供应却在减少,推高了价格。与此同时,DDR5价格相对稳定,部分原因是因为原厂正在扩大DDR5产能,且技术逐渐成熟降低了生产成本-4。
那么该选DDR4还是DDR5呢?这主要取决于你的使用需求和预算:
如果你有紧迫的升级需求且预算有限,而且你的主板只支持DDR4,那么现在购买DDR4可能是合理选择,尽管价格较高。
如果你计划组装新电脑,建议直接选择DDR5平台。虽然初期投资可能较高,但考虑到未来升级和性能表现,DDR5是更具前瞻性的选择。
如果你是企业用户或数据中心管理员,需要大量采购内存,可能需要评估混合采购策略,同时考虑短期需求和长期迁移计划。
问: 我看到中国也在发展DRAM产业,像长鑫存储这样的企业与三星、美光等国际巨头相比,处于什么水平?差距有多大?
答: 中国DRAM产业的发展确实值得关注。长鑫存储作为国内DRAM产业的重要参与者,正在技术追赶的道路上稳步前进。根据行业分析,长鑫存储今年正在开发D1y代技术,而国际巨头已经进入D1z和D1a代量产阶段-5。
这种差距大约在1-2个技术节点,相当于2-3年的研发时间差。不过值得注意的是,在DRAM这个资本密集、技术壁垒极高的行业,这样的追赶速度已经相当可观。
中国DRAM企业面临的挑战主要包括:技术专利壁垒、工艺积累差距和产业生态建设。国际巨头已经构筑了严密的专利网络,新进入者需要绕开这些专利或开发新技术路径-2。DRAM制造对工艺精度要求极高,每个存储单元都需要一个晶体管和一个电容的精密配合,对电荷控制和工艺精度的要求达到原子级别-2。
但中国企业发展DRAM也有独特优势:庞大的本土市场需求、政府产业政策支持和完整的电子产业链配套。中国作为全球最大的半导体消费市场,对DRAM产品的需求持续强劲,这为本土企业提供了市场基础-2。
从产业角度看,长鑫存储等企业的发展不仅关乎自身,更具有带动整个产业链的战略价值。作为集成电路领域的制高点,DRAM技术的发展直接关系到设备、材料、设计等上下游环节的进步-2。未来几年,随着技术不断积累和产能逐步释放,中国DRAM产业有望在全球市场中获得更大话语权。